陀螺/加速度计稳定环对“动中通”系统的扰动校正

针对"动中通"系统两次上位机指令间隔中载体姿态变化的扰动,提出了基于三轴陀螺和加速度计的稳定回路跟踪控制方法。该方法在传统伺服系统电流环、速度环和位置环的反馈回路中增加了负载速度前馈补偿和稳定回路位置校正环节。利用陀螺和加速度计的测量数据融合、稳定跟踪修正的原理隔离载体姿态变化,对测量噪声信号用卡尔曼滤波技术进行估计和误差补偿,有效地提高了系统对姿态扰动的隔离度。仿真验证结果表明,伺服稳定系统的响应时间小于200ms,动态跟踪误差小于0.1°,隔离度高于97%,具有较高的跟踪精度,能够满足工业应用稳定跟踪控制。     

两轴陀螺稳定系统中陀螺安装的几种方法

两轴陀螺稳定是移动作战平台保持瞄准具、火炮、雷达或通信天线等稳定常采用的一种方式。陀螺安装的方式不同,则载体姿态的角速度补偿量也不同。从稳定和测姿原理上建立了系统的数学模型,归纳出陀螺安装三种不同方法。通过移动载体卫星电视接收系统实例说明了安装方法的应用。     

惯性导航技术的发展及其应用

惯性导航技术,通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度信息,经积分运算得到载体的速度和位置信息.包括平台式惯导系统和捷联惯导系统.平台式惯导系统将陀螺通过平台稳定回路控制平台跟踪导航坐标系在惯性空间的角速度.捷联惯导系统利用相对导航坐标系角速度计算姿态矩阵,把雷体坐标系轴向加速度信息转换到导航坐标系轴向并进行导航计算.该技术的发展和应用趋势,以惯性导航和GPS卫星导航的组合导航最为典型.     

基于对偶四元数的圆锥及划船误差补偿改进算法

为提高高动态环境下的对偶四元数捷联惯性导航算法解算精度,将梯形数字积分算法应用于圆锥和划船误差补偿算法中,改进了姿态和速度解算算法,提高了对偶四元数捷联惯性导航算法的解算精度。在单个采样周期内,利用前一时刻采集的陀螺角速率信号和当前时刻采集的陀螺角速率信号,通过梯形积分方式计算角增量进行圆锥误差补偿;利用前一时刻采集的加速度计信号和当前时刻的加速度计信号,通过梯形积分方式计算速度增量并结合同一时刻的角增量进行划船误差补偿。通过设计的多组动态模拟仿真航迹验证表明,当角速率和比力作为圆锥和划船误差补偿算法输入时,梯形积分算法的精度高于传统的矩形积分算法,且航迹的动态性越高,改进算法的性能优势越显著。同时,通过动态跑车实验结果的分析对比,进一步验证了该改进算法的实用性。     

固定鸭舵双环PID制动控制算法

针对现有固定鸭舵制动控制算法不能及时准确制动的问题,提出了位置-速度双环PID制动控制算法。该算法包括位置和速度双环,位置环控制器根据目标滚转角和角位置反馈得到参考角速度,速度环控制器根据参考角速度与角速度反馈输出PWM波占空比值。仿真结果表明,该算法能够满足制动控制的技术指标要求,且在引入各项误差的情况下仍能保持稳定,具备一定的抗干扰能力,符合固定鸭舵制动控制的需求。     

船体挠曲变形的误差补偿方法与仿真

针对船体结构动态变形对系统导航精度的影响,提出一种基于变形建模的船体挠曲误差补偿方案。介绍了船体挠曲变形的处理方法,并分析了联合基座变形测量系统的工作原理,对基于变形建模的挠曲补偿方法进行深入研究并分别在载体摇摆和匀速直航运动条件下进行仿真。结果表明,文中提出的补偿方法可以相对准确的估计出载体自身的变形角,补偿后的安装误差角达到一个较高的精度。     

行进间火炮指向稳定跟踪系统建模与控制

为使行进间火炮指向具备高射角条件下的稳定跟踪能力,提出了一种采用捷联惯性导航系统（SINS）测量火炮身管轴线指向,同时测量火炮身管运动角速率,完成火炮在大地坐标系下的稳定跟踪控制方法。稳定系统采用传统的三环控制,将系统的位置环和速度稳定环的主令和反馈都统一至大地坐标系下,SINS作为系统的位置环反馈,其航向和姿态测量值基于大地坐标系下完成解算。将安装在火炮上的SINS陀螺组测量值转换至大地坐标系下的火炮方位回转角速率和高低俯仰角速率,并乘以各自传动机构的传动比后,作为速率稳定环的反馈,实现速率稳定控制。考虑炮塔、火炮回转中心与重心不重合、载体处于六自由度运动状态等因素,采用Lagrange方法建立火炮、炮塔与载体之间动力学耦合模型,结合SINS测量模型、双电机拖动和电机伺服系统控制模型,对该控制方案进行了仿真验证。验证结果表明,火炮指向稳定跟踪系统实现方位和高低两个通道独立控制,使火炮指向在高角下保持高精度的稳定控制,在一定射角范围内具有良好跟踪性能,能够克服较宽频带载体姿态干扰,明显优于传统高炮位置解算式稳定。     

基于磁阻传感器的旋转弹飞行姿态测量方法

在弹体旋转的情况下,角速度陀螺测试滚转角误差较大,飞行姿态测量精度低。文中提出一种基于磁阻传感器代替滚转角速率陀螺,测量滚转弹飞行姿态的方法。通过仿真,基于磁阻传感器测量的姿态角比用滚转角速度陀螺测量的姿态角的精度提高了至少10倍,验证了该方法的可行性,同时也证明了该方法具有较高的精度。由于磁阻传感器成本较低,该方法具有广泛的推广和应用价值。     

舰载光电跟踪设备视轴稳定分析

舰船摇摆影响舰载光电跟踪设备的精度，视轴稳定是提高武器精度的关键，故采用坐标变换技术，在跟踪设备的方位和俯仰轴上对船摇状态角进行实时补偿，视轴稳定控制主要是船摇前馈控制，速率陀螺反馈控制，复合控制，通过数学推导，由舰船摆引起的视轴附加角速度公式，设计了一种能够较好解决船摇隔离问题的伺服控制系统。该系统用测速机构成闭环，作速度反馈，编码器作位置反馈，速率陀螺测量并前馈舰船摇速度信号，给出了前馈回路设计及用SIMULINK进行的仿真框图，该系统精度高，隔离效果好。     

极坐标两轴稳定平台的模型与分析

稳定平台系统可以提供导弹与目标之间的相对位置关系,为导弹姿态和弹道的修正提供依据,在导弹系统中具有十分重要作用.本文通过坐标变换将弹体运动分别在外框坐标系和内框坐标系中描述,得到两轴框架的运动学关系,基于刚体定点运动欧拉动力学原理.建立极坐标速率陀螺式两轴稳定平台的动力学模型,针对两轴框架的驱动电机,进一步建立包含电机电流环和力矩环的机电模型.最后结合实际数据,利用所建的机电模型对弹体运动耦合产生的扰动进行了仿真分析,仿真表明:弹体运动对视线角速度具有扰动作用,需要进行速度回路控制进行解耦补偿.所得模型和分析结果为极坐标稳定平台的进一步研究提供了理论基础.     

具有角加速度计实物参与的半实物仿真试验方法

介绍了某飞行器角加速度计的半实物仿真，叙述了转台频带的选择以及转台初始角度和角速度的处理方法，总结了某飞行器角加速度计半实物仿真的经验。     

Simulation of the Movement of Long-distance AUV

In order to study the movement of the long-distance torpedo-like autonomous underwater vehicle （AUV） which is controlled by the dynamic positioning system （DPS）, by adopting momentum theorem and the angular momentum theorem, the appropriate movement math model for the long-distance torpedo-like AUV has been built and the thrust of DPS is distributed. Several representative movements of AUV are simulated, such as transferring between two random points and pointing circumrotation movement. The simulation result is analyzed. It shows that DPS including five thrusters can control the AUV movement steadily at low velocity.     

遥控武器站瞄准线平移的补偿方法

为解决遥控武器站行进间对固定目标稳瞄过程中瞄准线平移的影响,运用已有的传感器信息进行角速度补偿.分析补偿角速度数学推导过程中存在的问题,提出根据几何关系近似求解的方法,对近似求解公式进行推导,并通过Matlab软件在不同捷径下对补偿角速度近似解与真值进行仿真对比.结果表明:补偿误差和误差率均符合精度要求,满足实际应用.     

一种均匀线阵雷达的角度超分辨新算法

分析了反滤波(去卷积)及相关阵处理实现角度高分辨原理和各自优缺点,并在此基础上提出反滤波结合相关阵处理实现角度超分辨的算法。仿真结果表明,该算法性能在两者之上,且更加实用化。     

方位俯仰跟踪框架下的角偏差无奇点修正方法

分析回顾了雷达工程中,当前通用的方位俯仰极坐标框架下,无线电雷达跟踪测量系统角偏差正割补偿修正方法的由来及其局限性;提出了跟踪指向坐标系的定义。利用坐标转换原理给出了一种简便易行的偏差无奇点精确修正推导新方法,并证明了新方法与通用的基于立体几何推理方法的等价性,同时分析了新方法在雷达轴系偏差修正中的典型应用及其对系统跟踪测量精度的影响。对于89°仰角、方位俯仰角偏差均为3 mrad的情形,正割补偿修正法指向计算存在6 759.2″ 的方位角误差和63.5″的俯仰误差。新的推理方法有利于极坐标框架下的空间目标高精度跟踪与测量,尤其是高仰角过顶跟踪性能、指向精度和跟踪数据利用率的提高。     

带角度约束的倾斜转弯飞行器制导律设计

针对倾斜转弯飞行器以给定角度攻击目标的要求,考虑控制回路动态特性对制导的影响,研究了带角度约束的制导律设计方法。以倾侧角和法向过载指令为控制量,建立了含控制回路动态特性的设计模型; 基于该模型和多通道解耦的思想,提出带角度约束的滑模变结构制导律,通过调整趋近律参数消除抖振。理论分析表明:在初始阶段,该制导律较最优制导律对过载的需求小; 通过优化制导律参数,当系统进入滑模面后,飞行器能按最优制导律命中目标。仿真表明,该制导律在满足落点和落角要求的同时,具有对过载需求分配合理、速度损失小的优点。     

利用卫星制导远程机载导弹的几个问题

利用卫星制导远程机载导弹,在时间匹配性要求下,降低卫星轨道高度并不能解决雷达探测距离不足的问题,需要利用卫星组网技术解决。在雷达探测距离足够远时,也可以采用椭圆回归轨道,给出了轨道设计方法。为了使用星载雷达测量的数据,需要解决不同平台的对准问题。通过计算机数值仿真,研究了纯惯性制导下中制导产生的导引头指向误差,在当前技术条件下,最主要的影响因素是初始对准误差,仿真表明利用星载雷达测量的导弹位置,采用卡尔曼滤波的方法,可以不断修正导弹的位置误差,提高导引头的指向精度。     

基于MIMO雷达技术的导引头角闪烁抑制技术研究

角闪烁是重要的目标特征信号,它严重影响着雷达的探测精度,是造成导引头近距丢失目标的主要原因之一。因此就导引头角跟踪系统而言,必须对其加以抑制。针对导引头目标角闪烁问题,提出了一种利用MI-MO雷达技术抑制角闪烁的方法。仿真结果表明,该方法采用了空间分集思想,对抑制角闪烁是非常有效的。     

高转速载体惯性测量组合研究

针对目前陀螺仪量程有限,无法用于高转速载体轴向角速度测量的缺点,提出了3种利用加速度计的杆臂效应来解算轴向角速度的方案,用双轴陀螺仪来测量俯仰和偏航方向角速度的惯性测量组合方案.根据函数随机误差公式,给出了载体质心处线加速度和轴向角速度误差传递公式,有利于惯性系统传感器的选择及系统的组建.仿真表明这3种方案在目前陀螺量程还达不到要求的情况下可以用来测量高转速载体姿态,应优先采用方案二,即惯性系统的惯性测量组件由4个加速度计和1个双轴陀螺组成.